CN203366755U - 置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统及其应用方法，置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，包括反应堆压力容器上封头、安装在反应堆压力容器上封头上的稳压器壳体，稳压器壳体和反应堆压力容器上封头之间设置有稳压器分割板，稳压器分割板开有波动孔，稳压器分割板上方为稳压器空间，稳压器分割板下方为反应堆冷却剂空间，波动孔连通反应堆冷却剂空间和稳压器空间。本实用新型有许多优点，首先，它和反应堆压力容器一体化，减少了设备数量；其次，配置和运行简化，不需要能动部件，减少了对其他系统和设备的要求，提高了系统可靠性；最后，它没有波动管或其他管线，从设计上消除了管道破裂带来失水事故的风险，提高了安全性。

Description

置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统

技术领域

本实用新型涉及压水堆核电站中反应堆冷却剂系统的压力平衡设计，具体是指置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统及其应用方法。

背景技术

在压水堆核电站中，一回路内的轻水冷却剂通过位于压力容器内的燃料组件，带走热量，并在蒸汽发生器传递给二回路水，以生产蒸汽，蒸汽通过驱动汽轮发电机发电。

为保证一回路的安全稳定运行，必须对其压力进行控制调节。压力控制主要手段为设置稳压器，并通过加热和喷淋来控制稳压器内压力，进而控制反应堆冷却剂系统的压力。当反应堆冷却剂系统内的压力增大时，采用喷淋方式减少稳压器内蒸汽减低蒸汽空间的压力，进而达到反应堆冷却剂系统降压的目的，当反应堆冷却剂系统内的压力过小时，对稳压器内水加热产生更多的蒸汽来增加稳压器汽空间的压力，使得反应堆冷却剂系统内的压力增大。

目前核电厂的稳压系统采用外置蒸汽稳压器设计，稳压器通过波动管与反应堆冷却剂系统相连，形成连通器。在正常运行时波动流必须通过波动管在稳压器和反应堆冷却剂系统之间流动。

目前稳压系统设计，在反应堆冷却剂系统压力高时通过启动稳压器喷淋，降低系统压力，需要设置喷淋泵以及相应的管路，系统较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统。使得稳压系统与反应堆结合，简化整个系统，去掉波动管，避免波动管断裂导致失水事故的风险的发生。

本实用新型的实现方案如下：置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，包括反应堆压力容器上封头、安装在反应堆压力容器上封头上的稳压器壳体，稳压器壳体和反应堆压力容器上封头之间设置有稳压器分割板，稳压器分割板开有波动孔，稳压器分割板上方为稳压器空间，稳压器分割板下方为反应堆冷却剂空间，波动孔连通反应堆冷却剂空间和稳压器空间。

传统反应堆冷却剂系统的蒸汽稳压系统包括反应堆冷却剂系统和与之连通的外置式蒸汽稳压容器，它们之间通过一种波动管连通，形成连通器。当反应堆冷却剂系统的压力变高时，波动流通过波动管流通到蒸汽稳压容器，为了使整个连通器系统压力降低，采用喷淋管对蒸汽稳压容器进行喷淋，使得蒸汽稳压容器内压力降低，整个连通器系统压力变低。当反应堆冷却剂系统的压力变低时，波动流通过波动管流通到反应堆冷却剂系统，为了使整个连通器系统压力升高，采用加热器加热蒸汽稳压容器内水产生蒸汽，使得蒸汽稳压容器内压力升高，整个连通器系统压力升高。该种运行方式，在长时间的运行后，人们发现波动管承受的压力和温度始终处于变化状态，因此波动管的应力变化较大，容易造成破裂，安全性存在隐患，经过模拟实验发现，波动管的使用寿命较短，且，如果蒸汽稳压容器发生故障时，不能进行变压处理时，波导管承受的压力会到达临界点，因此安全问题也更加严峻。因此这种系统存在波动管断裂导致失水事故的风险。本实用新型为了及时的解决该问题，特定提出上述结构的蒸汽稳压系统，本实用新型的基本设计原理是：取消外置式设计，进行内置式结构设计，这样将蒸汽稳压容器与反应堆压力容器结合成一个整体，因此，可取消原本存在的波动管，这样波动管破裂失水的安全隐患能从根本上解决。

基于上述设计原理和技术问题，本实用新型提出的技术方案是：在反应堆压力容器上封头加设稳压器壳体，他们之间采用稳压器分割板进行隔离设计，造成2个不同的空间，即稳压器分割板上方为稳压器空间，稳压器分割板下方为反应堆冷却剂空间，反应堆冷却剂空间也就是反应堆压力容器，稳压器空间也就是蒸汽稳压容器，然后在稳压器分割板上开孔，波动孔相对于波动管的功能，这样造成连通效果，整个结构形成连通器系统。这样波动孔结构替代波动管，结构强度极强，在极大的压力情况下也不会爆裂。稳压器空间去掉以前的喷淋设备进行降温处理，这样可简化很多管道，因此，结构极大的简化。基于上述结构，本实用新型的稳压平衡原理为：升压：在反应堆运行时，若反应堆冷却剂空间处于低压状态时，启动加热器加热稳压器水空间内的水产生蒸汽，稳压器汽空间内压力升高，稳压器水空间内的水通过波动孔流向反应堆冷却剂空间，此时稳压器汽空间、稳压器水空间、反应堆冷却剂空间的压力均升高，待反应堆冷却剂空间的压力升高后停止加热器加热；降压：在反应堆运行时，若反应堆冷却剂空间处于过高压状态时，反应堆冷却剂空间内的冷却剂通过波动孔流向稳压器水空间，稳压器水空间体积变大开始压缩稳压器汽空间，稳压器汽空间内的水蒸汽由汽态变为液态，反应堆冷却剂空间内的压力得以降低；在正常工作过程中，波动流始终在波动孔内上下流动。

本实用新型通过合理增加内置蒸汽稳压器的容积，通过容积变化来抑制压力波动，取消了喷淋泵以及相应的管线，简化了系统。稳压器壳体和反应堆压力容器上封头进行一体化设计，增强整个系统的抗压系数。

所述反应堆压力容器上封头为具有开口的中空管体，稳压器壳体为具有开口的中空半球体，稳压器壳体的开口方向与反应堆压力容器上封头的开口方向相反。为了使得稳压器壳体能承受较大的压力，优选的，稳压器壳体为具有开口的中空半球体。

稳压器空间内设置有加热器。

所述加热器为电加热器。

稳压器分割板主要由环形板以及与环形板内径面连接的凹槽体构成，凹槽体的开口方向指向稳压器空间，加热器的加热头位于凹槽体的内腔，波动孔位于凹槽体的最低位置。

凹槽体的槽口与环形板的上表面齐平。

所述凹槽体为可以为框式凹槽体或筒式凹槽体，波动孔位于凹槽体的槽底面。

所述稳压器分割板上表面或\和下表面设置有绝热层。

本实用新型通过在稳压器分割板上设置的波动孔来实现反应堆冷却剂系统内的冷却剂和稳压器冷却剂波动。

本实用新型通过设置在稳压器分割板上的绝热层来实现稳压器内部和反应堆冷却剂系统冷却剂之间的绝热。

本实用新型将稳压器分割板设置成倒帽状结构，倒帽状结构即主要由环形板以及与环形板内径面连接的凹槽体构成，凹槽体的开口方向指向稳压器空间，加热器的加热头位于凹槽体的内腔，波动孔位于凹槽体的最低位置。设置电加热器来实现加热功能，为避免液位过低时，不能进行加热，优选的加热器的加热头位于凹槽体的内腔。

置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统的应用方法，包括如下步骤，

步骤A、加注：加注反应堆冷却剂到反应堆冷却剂空间，加注的反应堆冷却剂通过波动孔竟如到稳压器空间，并充满稳压器空间；

步骤B、建立汽空间：方法一，在稳压器满水时，启动加热器加热稳压器内水产生蒸汽，形成汽空间，并通过波动孔排出部分稳压器内水；方法二，在步骤A为稳压器加注尚未满水时，通过抽真空使稳压器内水蒸发形成汽空间；稳压器空间的水面以下至稳压器分割板之间的空间为稳压器水空间，稳压器空间的水面以上空间为稳压器汽空间；

步骤C、升压：在反应堆运行时，若反应堆冷却剂空间处于低压状态时，启动加热器加热稳压器水空间内的水产生蒸汽，稳压器汽空间内压力升高，稳压器水空间内的水通过波动孔流向反应堆冷却剂空间，此时稳压器汽空间、稳压器水空间、反应堆冷却剂空间的压力均升高，待压力反应堆冷却剂空间的压力升高后停止加热器加热；

步骤D、降压：在反应堆运行时，若反应堆冷却剂空间处于过高压状态时，反应堆冷却剂空间内的冷却剂通过波动孔流向稳压器水空间，稳压器水空间体积变大开始压缩稳压器汽空间，稳压器汽空间内的水蒸汽由汽态变为液态，反应堆冷却剂空间内的压力得以降低。

步骤B中，待稳压器完成汽空间建立后，稳压器内的水位维持在稳压器分割板以上

本实用新型的优点在于：从上述描述可以清楚的看到，本实用新型有许多优点，首先，它和反应堆压力容器一体化，减少了设备数量；其次，配置和运行简化，不需要能动部件，减少了对其他系统和设备的要求，提高了系统可靠性；最后，它没有波动管或其他管线，从设计上消除了管道破裂带来失水事故的风险，提高了安全性。

附图说明

图1 为实用新型的结构示意图。

附图中的标记分别表示为：1、反应堆压力容器上封头；2、波动孔；3、稳压器分割板；4、绝热层；5、电加热器；6、稳压器汽空间；7、稳压器水空间；8、反应堆冷却剂空间；9、稳压器壳体。

具体实施方式

实施例一

如图1所示。 

传统反应堆冷却剂系统的蒸汽稳压系统包括反应堆冷却剂系统和与之连通的外置式蒸汽稳压容器，它们之间通过一种波动管连通，形成连通器。当反应堆冷却剂系统的压力变高时，波动流通过波动管流通到蒸汽稳压容器，为了使整个连通器系统压力降低，采用喷淋管对蒸汽稳压容器进行喷淋，使得蒸汽稳压容器内压力降低，整个连通器系统压力变低。当反应堆冷却剂系统的压力变低时，波动流通过波动管流通到反应堆冷却剂系统，为了整个连通器系统压力升高，采用加热器加热蒸汽稳压容器内水产生蒸汽，使得蒸汽稳压容器内压力升高，整个连通器系统压力升高。该种运行方式，在长时间的运行后，人们发现波动管承受的压力和温度始终处于变化状态，因此波动管的应力变化较大，容易造成破裂，安全性存在隐患，经过模拟实验发现，波动管的使用寿命较短，且，如果蒸汽稳压容器发生故障时，不能进行变压处理时，波导管承受的压力会到达临界点，因此安全问题也更加严峻。因此这种系统存在波动管断裂导致失水事故的风险，因此为了及时的解决该问题，特定提出上述结构的蒸汽稳压系统，本实用新型的基本设计原理是：取消外置式设计，进行内置式结构设计，这样将蒸汽稳压容器与反应堆压力容器结合成一个整体，因此，可取消原本存在的波动管，这样波动管破裂失水的安全隐患能从根本上解决。因此，如图1所示，置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，包括反应堆压力容器上封头1、安装在反应堆压力容器上封头1上的稳压器壳体9，稳压器壳体9和反应堆压力容器上封头1之间设置有稳压器分割板3，稳压器分割板3开有波动孔2，稳压器分割板3上方为稳压器空间，稳压器分割板3下方为反应堆冷却剂空间8，波动孔2连通反应堆冷却剂空间8和稳压器空间。

基于上述设计原理和技术问题，本实用新型提出的技术方案是：在反应堆压力容器上封头1加设稳压器壳体9，他们之间采用稳压器分割板3进行隔离设计，造成2个不同的空间，即稳压器分割板3上方为稳压器空间，稳压器分割板3下方为反应堆冷却剂空间8，反应堆冷却剂空间8也就是反应堆压力容器，稳压器空间也就是蒸汽稳压容器，然后在稳压器分割板3上开孔，波动孔2相当于波动管的功能，这样造成连通效果，整个结构形成连通器系统。这样波动孔2结构替代波动管，结构强度极强，在极大的压力情况下也不会爆裂。稳压器空间去掉以前的喷淋设备进行降温处理，这样可简化很多管道，因此，结构极大的简化。基于上述结构，本实用新型的稳压平衡原理为：升压：在反应堆运行时，若反应堆冷却剂空间处于低压状态时，启动加热器加热稳压器水空间7内的水产生蒸汽，稳压器汽空间内压力升高，稳压器水空间7内的水通过波动孔流向反应堆冷却剂空间，此时稳压器汽空间、稳压器水空间、反应堆冷却剂空间的压力均升高，待压力反应堆冷却剂空间的压力升高后停止加热器加热；降压：在反应堆运行时，若反应堆冷却剂空间处于过高压状态时，反应堆冷却剂空间内的冷却剂通过波动孔流向稳压器水空间7，稳压器水空间7体积变大开始压缩稳压器汽空间6，稳压器汽空间6内的水蒸汽由汽态变为液态，反应堆冷却剂空间内的压力得以降低；在正常工作过程中，波动流始终在波动孔内上下浮动。

本实用新型通过合理增加内置蒸汽稳压器的容积，通过容积变化来抑制压力波动，取消了喷淋泵以及相应的管线，简化了系统。

所述反应堆压力容器上封头1为具有开口的中空管体，稳压器壳体9为具有开口的中空半球体，稳压器壳体9的开口方向与反应堆压力容器上封头1的开口方向相反。

稳压器空间内设置有加热器。

所述加热器为电加热器5。

稳压器分割板3主要由环形板以及与环形板内径面连接的凹槽体构成，凹槽体的开口方向指向稳压器空间，加热器的加热头位于凹槽体的内腔，波动孔2位于凹槽体的最低位置。

凹槽体的槽口与环形板的上表面齐平。

所述凹槽体为框式凹槽体或筒式凹槽体，波动孔2位于凹槽体的槽底面。

所述稳压器分割板3上表面或\和下表面设置有绝热层4。

本实用新型通过在稳压器分割板3上设置的波动孔来实现反应堆冷却剂系统内的冷却剂和稳压器冷却剂波动。

本实用新型通过设置在稳压器分割板3上的绝热层来实现稳压器内部和反应堆冷却剂系统冷却剂之间的绝热。

本实用新型将稳压器分割板3设置成倒帽状结构，倒帽状结构即主要由环形板以及与环形板内径面连接的凹槽体构成，凹槽体的开口方向指向稳压器空间，加热器的加热头位于凹槽体的内腔，波动孔2位于凹槽体的最低位置。设置电加热器来实现加热功能，为避免液位过低时，不能进行加热，优选的加热器的加热头位于凹槽体的内腔。

置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统的应用方法，包括如下步骤，

步骤A、加注：加注反应堆冷却剂到反应堆冷却剂空间，加注水的反应堆冷却剂通过波动孔竟如到稳压器空间，并充满稳压器空间；

步骤B、建立汽空间：方法一，在稳压器满水时，启动加热器加热稳压器内水产生蒸汽，形成汽空间，并通过波动孔排出部分稳压器内水；方法二，在步骤A为稳压器加注尚未满水时，通过抽真空使稳压器内水蒸发形成汽空间；稳压器空间的水面以下至稳压器分割板3之间的空间为稳压器水空间7，稳压器空间的水面以上空间为稳压器汽空间6；

步骤C、升压：在反应堆运行时，若反应堆冷却剂空间处于低压状态时，启动加热器加热稳压器水空间7内的水产生蒸汽，稳压器汽空间内压力升高，稳压器水空间7内的水通过波动孔流向反应堆冷却剂空间，此时稳压器汽空间、稳压器水空间、反应堆冷却剂空间的压力均升高，待压力反应堆冷却剂空间的压力升高后停止加热器加热；

步骤D、降压：在反应堆运行时，若反应堆冷却剂空间处于过高压状态时，反应堆冷却剂空间内的冷却剂通过波动孔流向稳压器水空间7，稳压器水空间7体积变大开始压缩稳压器汽空间，稳压器汽空间内的水蒸汽由汽态变为液态，反应堆冷却剂空间内的压力得以降低。此时的水蒸汽由汽态变为液态是部分水蒸汽由汽态变为液态。

具体的，例如，正常运行时，反应堆冷却剂通过波动孔2在内置蒸汽稳压器和反应堆之间波动。如果一回路内发生故障，反应堆功率突然降低，反应堆冷却剂温度降低，进而导致反应堆冷却剂系统压力低时，通过启动电加热器5加热内置蒸汽稳压器内冷却剂产生蒸汽，提高内置蒸汽稳压汽空间6压力，迫使部分内置蒸汽稳压水空间7的冷却剂通过波动孔涌出至反应堆内，进而提升反应堆冷却剂系统压力；如果一回路内发生故障，反应堆功率突然提高，反应堆内热量不能及时排除，此时反应堆冷却剂空间压力高，反应堆冷却剂通过波动孔2涌入到蒸汽稳压水空间，压缩内置蒸汽稳压汽空间6，使得部分蒸汽凝结为水，进而降低反应堆冷却剂系统压力，最终实现压力稳定的功能。

优选的，在步骤B中，待稳压器完成汽空间建立后，稳压器内的水位维持在稳压器分割板3以上。

如上所述，则能很好的实现本实用新型。

Claims (8)

1.置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，其特征在于：包括反应堆压力容器上封头（1）、安装在反应堆压力容器上封头（1）上的稳压器壳体（9），稳压器壳体（9）和反应堆压力容器上封头（1）之间设置有稳压器分割板（3），稳压器分割板（3）开有波动孔（2），稳压器分割板（3）上方为稳压器空间，稳压器分割板（3）下方为反应堆冷却剂空间（8），波动孔（2）连通反应堆冷却剂空间（8）和稳压器空间。

2.根据权利要求1所述的置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，其特征在于：所述反应堆压力容器上封头（1）为具有开口的中空管体，稳压器壳体（9）为具有开口的中空半球体，稳压器壳体（9）的开口方向与反应堆压力容器上封头（1）的开口方向相反。

3.根据权利要求1所述的置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，其特征在于：稳压器空间内设置有加热器。

4.根据权利要求3所述的置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，其特征在于：所述加热器为电加热器（5）。

5.根据权利要求3所述的置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，其特征在于：稳压器分割板（3）主要由环形板以及与环形板内径面连接的凹槽体构成，凹槽体的开口方向指向稳压器空间，加热器的加热头位于凹槽体的内腔，波动孔（2）位于凹槽体的最低位置。

6.根据权利要求5所述的置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，其特征在于：凹槽体的槽口与环形板的上表面齐平。

7.根据权利要求5所述的置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，其特征在于：所述凹槽体为框式凹槽体或筒式凹槽体，波动孔（2）位于凹槽体的槽底面。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，其特征在于：所述稳压器分割板（3）上表面或\和下表面设置有绝热层（4）。